三维模型参数化设计与数控加工仿真的实现.doc

三维模型参数化设计与数控加工仿真的实现
2011年11月25日  智造网
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随着机械制造行业自动化程度的提高,产品生产的竞争日趋激烈,人们借助于CAD/CAM技术的卓越功能来实现产品的辅助设计与辅助制造功能,从而大大缩短产品的生产周期和降低产品的生产成本。SolidWorks是基于Windows平台的主流三维设计软件,被广泛应用于各行业的产品设计,它采用基于特征的参数化模型系统,为产品的设计、分析和制造的一体化提供了平台。C Software公司开发的CAD/CAM一体化软件,它对硬件的要求不高,操作灵活,具有良好的性价比,C编程方面快捷方便,广泛应用于中小型制造企业。在实际工作中,设计人员采用SolidWorks软件进行零件设计,再将零件模型导入Mastercam软件编制零件刀具路径,自动生成数控代码,极大地提高了工作效率,有效保证了零件加工的精度。笔者以圆柱凸轮为例,详细阐述三维模型的参数化设计到自动编程、加工仿真的实现过程。
1 加工零件与工艺分析
图1所示为圆柱凸轮零件图,圆柱直径d=254mm,圆柱高H=,内孔半径r=,滚子直径dt=,凸轮槽深v=。
圆柱凸轮槽是环绕在圆柱面上的等宽槽,加工时刀具沿圆柱凸轮圆周表面铣削的范围往往大于360°,宜采用四轴或带有数控回转台的三坐标立式数控铣床进行加工。圆柱凸轮槽的底部在每一个截面上通常是等深的,根据槽宽及形状选用直径为20mm圆柱立铣刀。圆柱凸轮铣削加工前通常是一个实心的圆柱体,要经过开槽-粗加工-半精加工-精加工等工序。
由于凸轮槽宽度值大于实际刀具直径,除粗加工外,其余工序采用非等径加工方式,刀位轨迹相对粗加工路径向两侧偏移值为±;其中半精加工刀具步进间距2mm,2次走刀;,1次走刀;共分6次走刀完成(单侧3次走刀)。
2参数化三维设计
CamTrax插件功能
CamTrax是应用于SolidWorks软件中的一个windows界面的第三方软件,用于帮助设计者精确、有效地构建各种类型的凸轮实体模型。CamTrax插件的主要功能:
(1)提供直线、盘形、圆柱等多种凸轮类型及主运动方式(顺时针、逆时针),推杆与凸轮保持接触形式可选沟槽式、外廓接触、内廓接触,从动件可选对心直动推杆、偏心直动推杆、摆动推杆。
(2)可自定义从动件运动规律,载荷数据。可选的凸轮运动规律有:①凸轮不动;②筒谐运动规律;③正弦加速度;④修正正弦加速度;⑤修正梯形加速度;⑥正弦一恒速复合运动规律;⑦正弦一简谐复合运动规律;⑧八阶多项式运动规律;⑨外部数据文件(txt格式),两列:第一列为凸轮角位移,°,第二列为对应的从动件位移。可以输入的载荷数据有:①从动件弹性模量,凸轮弹性模量;②重量加速数据,外力作用数据;③凸轮转速;④弹簧数据。(3)运动分析结果可以输出到EXCEL文件中。

在CamTrax软件中设置圆柱凸轮的基本参数及定义从动件运动规律参数后,SolidWorks软件利用曲线功能自动绘制凸轮理论轮廓曲线及凸轮实际轮廓曲线,最后通过切除放样操作生成凸轮的三维实体(图2)。

在SolidWo